浅谈建筑空调系统及运行节能.doc

浅谈空调系统的运行节能建筑设备工程是一门专业技术课，我们本科生学习本课程的目的在于掌握和了解建筑设备工程技术的基本知识和一般的设计原则和方法，具有综合考虑和合理处理各种建筑设备与建筑主体之间的关系的能力，从而做出适用、经济的建筑设计。但我个人认为，即将成为二十一世纪新生代工程设计人员的我们，在贯彻国家有关能源规定和政策、提高设备和能源利用效率、提高建筑节能设计水平等方面责无旁贷，理应树立节能意识，更好地掌握节能设计方法、熟悉节能设备选用，使建筑与节能一体化设计，以达到更好的建筑节能效果。众所周知，我国是一个人口众多、自然资源少、能源匮乏的国家，倡导“节约型”社会已经不可避免地成为这个时代的主题。随着社会经济发展、人民生活水平不断提高，建筑能耗持续上升。目前建筑能耗约占全国能源消耗量的30%。建筑能耗一般是指建筑物使用过程中的能耗，包括采暖、空调、生活热水、照明、家用电器等方面的能耗，其中空调系统的能耗更是达到建筑能耗40%60%，成为建筑节能的主要控制对象。其原因，一是建筑面积增加，二是居民家用设备快速增长，建筑照明条件也愈益改善，三是人们对建筑热舒适性要求越来越高，空调制冷面积不断扩大，时间也在延长，能源消耗随之增加。因此，采取建筑节能技术措施不仅能改善室内热环境、减少空调耗能量，还能减少空调机排放的废热废气等改善大气环境，且对削减用电高峰负荷意义重大。通常情况下，空调系统节能运行采用的方法有：一、科学选择空调器1.确定制冷量。制冷量是空调器的主要规格指标，反映了空调器制冷系统单位时间的制冷能力。制冷量越大，制冷效果就越好。但空调是一种耗电比较大的产品，如果一味追求高速制冷，小房间买大空调，就会造成不必要的浪费；而过分考虑电费问题，又会带来“小马拉大车”的尴尬。空调制冷量与房间面积、密封情况、人员多少、阳光照射程度等因素直接相关，所以在选择空调的功率时，一定要根据房间的具体情况合理选择。2.空调能效比。能效比是指空调额定制冷量与额定功率(耗电量)的比值，是空调器最重要的经济性能指标。如果能效比高，则该空调器具有节能、省电的性能。空调能效标准将空调按能效等级分为五级，一级为最高标准，能效指标3.4，五级为最低标准，能效指标2.6。一台1.5匹的空调，一级产品每小时用电量不超过1度，五级产品每小时用电量不超过1.35度。3.根据房间格局确定空调的类型。由于所处地区，房间的形状、布局、朝向、楼层的高低以及居住人口的不同，空调的类型选择也会出现很大的差异。例如，面积同样为27平方米的客厅，如果形状是四四方方的，噪音较小的分体壁挂型空调当然是最佳的选择；如果房间被拉成了长条状，就应该考虑选择风力更强、送风更均匀的柜机了。二、合理选择节能空调系统选择空调时，应选用高能效的空调。空调能耗一般包括三部分：空调冷热源；空调机组及末端设备；水或空气输送系统。这三部分能耗中，冷热源能耗约占总能耗的一半左右，是空调节能的主要内容。例如，对能源进行储备的冰蓄冷系统在用电低谷、电价较低（或空调不需要工作）时开始制冰，蓄存冷量，而在用电高峰、电价较高（空调需要工作）时停止制冰，同时依靠冰的融化来制冷，从而完成能源利用在时间上的转移，节省运行费用，降低运行成本；水蓄冷系统水蓄冷技术将夜间电网多余的谷段电力开动制冷机组进行蓄冷，并在白天用电高峰时段使用蓄藏的低温水提供空调用冷，水蓄冷空调最适合在夜间没有供冷要求或仅需部分供冷的场所；通常利用的可再生低温热源可以是环境（大气、地表水和大地）或各种废热的热泵系统通过做功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置，采用热泵技术为建筑物供热可大大降低供热的燃料消耗，节能的同时也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放；可根据各个房间温度要求的不同进行独立温度控制变风量空调（VAV）控制系统克服定风量系统的诸多缺点，通过改变送风量的办法来满足不同房间（或区域）对负荷变化的需要，可以使空调系统输送的风量在建筑物中各个朝向的房间之间进行转移，从而减少系统的总设计风量，该系统最适合应用于楼层空间大而且房间多的建筑，尤其是办公楼中更能发挥其操作简单、舒适、节能的效果；利用燃料的高品位热能发电后，将其低品位热能供热的综合利用能源的冷热电三联供系统低能耗、能源效率高、高可靠性和低排放，可设置在小区或小区附近，减少了冷、热、电长途输送过程的损耗，等等，这些都是大空间综合类建筑节能空调系统不错的选择。三、合理设计空调系统节能中央空调系统是为空调建筑服务的，节能设计可以分为两方面：一方面是减少空调建筑的热负荷，另一方面是提高中央空调系统的效率。1. 室内的热负荷来自两方面，一是由室内外温差而引起的热量交换，另一方面是室内照明和设备产生的热负荷。减少该两方面原因引起的空调建筑的热负荷，可以采取如下措施：设置外遮阳减少太阳辐射热，提高门窗气密性防止缝隙进风，采用绝热材料减少围护结构的传热系数，控制窗墙比调节建筑耗热量，采用节能灯减少照明电耗减少空调负荷，充分利用自然通风改善室内的热舒适程度，以减少室内的热负荷达到节能目的。2.提高中央空调系统的效率：合理选择制冷装置，配置多台压缩机的冷水机组在部分负荷时仍有较高的效率，而且，机组起动时可以实现顺序起动各台压缩机，对电网的冲击小，能量损失小，任意改变各台压缩机的起动顺序，使各台压缩机的磨损均衡，延长使用寿命；合理选择主机容量，为了安全起见，绝大部分的冷水主机容量要比实际尖峰热负载大20%以上，但是，实际尖峰热负载在全年出现的频率相当低，全年平均的热负载大约是尖峰热负载的60% 70%，使得全年平均的热负载只有冷水主机容量的50%60%，由此，造成冷水主机大部分时间都在低负载下运转，主机负载率在60%以下运转效率不佳，故主机容量不应选择过大；合理选择制冷方式，有余热（如蒸汽、热水和窑炉排放热等）可供利用的地方，应优先选用溴化锂吸收式冷水机组作为空调系统的冷源；配置优质的节能设备，由于设计制造技术的提高，近年来新上市的冷水主机的耗电率比20年前所生产的冷水主机降低约35%左右，因此，在适当时候将旧主机换成高效率的冷水主机是非常经济划算的。四、空调布置节能措施节能除要选择运行稳定、能效比高的空调机组外，还要在空调系统的设计、机组的布置上采取节能措施。1.要注意室外机组的布置：室外机组应布置在空气流通的地方，避免将室外机安装在阳光直射的地方；当有大量室外机需要布置时，应注意不要形成垂直布置造成上下干扰，使上面的机组冷凝器处在高温区。根据建筑美观要求，许多建筑物都指定了室外机组的安装位置，往往还采用美化处理手法，设置一些遮挡，但如果设置不当，就会导致排风不畅或进排风短路，保证不了散热条件。2.要注意室内机的布置：室内机应布置在其所送出的冷风可以到达房间内大部分地方的位置，以使房间内温度分布均匀。室内机不应安装在墙上过低的位置，否则容易造成室内温度均匀性极差，对于窄长形的房间，必须把室内机安装在房间内较窄的那面墙上，并且保证室内机所送出的风无阻挡。室内机应安装在避免阳光直照的地方，否则制冷运行时，增加空调器的制冷负荷。3.要注意房间气流组织：要合理组织房间气流，房间室内机的布置或所连接的风口的布置，应尽量使空调内机送出的冷风或暖风能遍及室内各个部位，不直接吹向人体；侧送风口应布置在房间的短边，使送风射程达到房间的每个角落，避免房间存在死角式；空调系统回风通道应尽量采用风管连接风口，尽可能不采用吊顶空间回风的方法，对于高大建筑尤其如此。再次，要注意房间空调实时控制。为了节能，每个房间都可以单独地开机与关机功能，这样可以在满足使用要求的前提下，最大限度地降低空调负荷，做到节能运行。同时，每 个房间都具有能自由地进行温度调节功能，防止过冷或过热造成能源浪费。对于户式中央空调的风管机系统，可根据房间的空气温度，控制每个房间送风阀的大小。虽然控制不能达到尽善尽美的地步，但还是有一些节能效果的。4.要注意新风、排风系统的设计：由于新风空调负荷占空调总负荷很大比例，新风系统的节能技术受到普遍关注，应推荐采用全热回收器，经热交换预处理的新风直接送入房内的方法。尽管该装置可能会增加一次性投资，但其总体能效比还是很有吸引力的。如果经济条件限制，也可以采用较为便宜的热回收装置，节能效果也较为显著。5.建筑设计应配合空调设计：房间空调器的主要属性仍然为家用电器产品，今后相当长的时期里还是主要依靠居住者的自主行为购置安装房间空调器。房间空调器的实际运行除了与空调器的本体性能有关外，受运行的环境的影响，为了避免空调器的安装位置不合理或装饰设计、安装方式不当而导致建筑立面艺术效果差、空调器效率下降等问题，即建筑师在建筑平面和立面设计阶段应统一考虑房间空调器的安放位置和搁板构造。五、可再生能源利用在建筑节能设备设计应用中应大力利用可再生能源，如利用地下水作为空调系统的冷却水和热源水，用制冷（热泵）从低品位热源中提取所需的冷（热）量为建筑供冷（热）；又如太阳能是清洁而且用之不尽的可再生能源，不仅可提供生活热水，还可进行光伏发电，为建筑的照明系统提供光源。另外将太阳能应用于空调技术，可以有效降低由于使用常规机械压缩制冷设备带来的大量电力消耗，从而减轻由于燃烧化石能源发电所带来的环境污染。所以工程设计人员在建筑节能设计中，应该努力探索可再生能源与建筑的结合方式，构建节约型社会。其实，近年来随着我国工业的迅速发展，新材料、